Résonance - parfois nocive, mais parfois utile
La résonance est l'un des phénomènes physiques les plus intéressants. Et plus notre connaissance du monde qui nous entoure s'approfondit, plus le rôle de ce phénomène peut être clairement identifié dans divers domaines de notre vie - dans la musique, la médecine, l'ingénierie radio et même sur le terrain de jeu.
Quel est le sens de ce concept, les conditions de son émergence et de sa manifestation ?
Oscillations naturelles et forcées. Résonance
Rappelons-nous un divertissement simple et agréable - se balancer sur une balançoire suspendue.
En appliquant un très léger effort au bon moment, un enfant peut bercer un adulte. Mais pour cela, la fréquence de l'impact de la force externe doit coïncider avec la fréquence naturelle du swing swing. Ce n'est que dans ce cas que l'amplitude de leurs oscillations augmentera sensiblement.
Ainsi, la résonance est un phénomène d'augmentation brutale de l'amplitude des oscillations du corps, lorsque la fréquence de ses propres oscillations coïncide avec la fréquence de la force externe.
Tout d'abord, comprenons les concepts - vibrations naturelles et forcées. Propre - inhérent à tous les corps - étoiles, cordes, ressorts, noyaux, gaz, liquides ... Ils dépendent généralement du coefficient d'élasticité, de la masse corporelle et d'autres paramètres. De telles oscillations surviennent sous l'influence d'une poussée primaire, réalisée par une force extérieure. Ainsi, pour faire vibrer une charge suspendue à un ressort, il suffit de la tirer sur une certaine distance. Les oscillations naturelles qui surviennent dans ce cas seront amorties, puisque l'énergie des oscillations est dépensée pour surmonter la résistance du système oscillatoire lui-même et de l'environnement.
Les oscillations forcées se produisent lorsqu'une force tierce (externe) est appliquée au corps avec une certaine fréquence. Cette force étrangère est également appelée force coercitive. Il est très important que cette force externe agisse sur le corps au bon moment et au bon endroit. C'est elle qui compense la perte d'énergie et l'augmente avec les propres vibrations du corps.
résonance mécanique
Un exemple très frappant de la manifestation de la résonance est plusieurs cas d'effondrement de ponts, lorsqu'une compagnie de soldats a marché le long d'eux.
Le pas timbré des bottes des soldats coïncidait avec la fréquence naturelle du pont. Il se mit à osciller avec une telle amplitude pour laquelle sa force n'était pas calculée et... s'effondra. Puis une nouvelle équipe militaire est née "…déphasé". Il retentit lorsqu'une compagnie de soldats à pied ou de cavalerie passe sur le pont.
Si vous avez déjà voyagé en train, alors les plus attentifs d'entre vous ont remarqué le balancement notable des wagons lorsque ses roues heurtent les joints de rail. C'est ainsi que la voiture réagit, c'est-à-dire résonne avec les vibrations qui surviennent lors du franchissement de ces lacunes.
Les instruments de bord sont équipés de supports massifs ou suspendus à des ressorts souples pour éviter la résonance de ces pièces de bord avec les vibrations de la coque du bateau. Lors du démarrage des moteurs du navire, le navire peut entrer en résonance avec leur travail de telle manière qu'il menace sa force.
Les exemples donnés suffisent à se convaincre de la nécessité de prendre en compte la résonance. Mais on utilise parfois la résonance mécanique sans s'en apercevoir. Poussant la voiture coincée dans la boue de la chaussée, le conducteur et ses assistants bénévoles la secouent d'abord, puis la poussent vers l'avant dans le sens de la marche.
En balançant une lourde cloche, les sonneurs utilisent aussi inconsciemment ce phénomène.
Ils rythmiquement, au rythme de leurs propres oscillations de la langue du pavillon, tirent sur la corde qui y est attachée, augmentant l'amplitude des oscillations.
Il existe des appareils qui mesurent la fréquence du courant électrique. Leur action est basée sur l'utilisation de la résonance.
résonance acoustique
Sur les pages de notre site, nous Continuons notre conversation en la complétant par des exemples de manifestation de résonance acoustique ou sonore.
Pourquoi les instruments de musique, en particulier la guitare et le violon, ont-ils un si beau corps ? Est-ce juste pour faire joli ? Il s'avère que non. Il est nécessaire au bon son de toute la palette sonore émise par l'instrument. Le son produit par la corde de guitare elle-même est assez silencieux. Pour le renforcer, les cordes sont placées sur le dessus du corps, qui a une certaine forme et taille. Le son, pénétrant à l'intérieur de la guitare, résonne avec différentes parties du corps et s'intensifie.
La force et la pureté du son dépendent de la qualité du bois, et même de la laque dont l'instrument est enduit.
Disponible résonateurs dans notre appareil vocal. Leur rôle est joué par une variété de cavités d'air entourant les cordes vocales. Ils amplifient le son, forment son timbre, amplifiant précisément les vibrations dont la fréquence est proche de la leur. La capacité à utiliser les résonateurs de votre appareil vocal est l'un des côtés du talent du chanteur. Ils ont été parfaitement maîtrisés par F.I. Chaliapine.
On dit que lorsque ce grand artiste a chanté de toutes ses forces, les bougies se sont éteintes, les lustres ont tremblé et les verres à facettes se sont fissurés.
Ceux. le phénomène de résonance sonore joue un rôle énorme dans le monde enchanteur des sons.
résonance électrique
Ce phénomène ne passe pas et les circuits électriques. Si un la fréquence de changement de la tension externe coïncidera avec la fréquence des oscillations naturelles du circuit, une résonance électrique peut se produire. Comme toujours, il se manifeste par une forte augmentation du courant et de la tension dans le circuit. Cela se traduit par un court-circuit et une défaillance des appareils inclus dans le circuit.
Cependant, c'est la résonance qui nous permet de syntoniser la fréquence d'une station de radio particulière. En règle générale, l'antenne reçoit de nombreuses fréquences de différentes stations de radio. En tournant le bouton de réglage, nous changeons la fréquence du circuit de réception de la radio.
Lorsque l'une des fréquences qui est venue à l'antenne coïncide avec cette fréquence, alors nous entendrons cette station de radio.
Ondes de Schumann
Entre la surface de la Terre et son ionosphère se trouve une couche dans laquelle les ondes électromagnétiques se propagent très bien. Ce couloir céleste s'appelle un guide d'ondes. Les ondes générées ici peuvent faire plusieurs fois le tour de la Terre. Mais d'où viennent-ils? Il s'est avéré qu'ils se produisent lors de décharges de foudre.
Schumann, professeur à l'Université technique de Munich, a calculé leur fréquence. Il s'est avéré qu'il est égal à 10 Hz. Mais c'est avec un tel rythme que se produisent les vibrations du cerveau humain ! Ce fait étonnant ne pouvait pas être une simple coïncidence. Nous vivons à l'intérieur d'un guide d'ondes géant qui contrôle notre corps avec son rythme. D'autres recherches ont confirmé cette hypothèse. Il s'est avéré que la distorsion des ondes de Schumann, par exemple, lors des orages magnétiques aggrave la santé des personnes.
Ceux. pour qu'une personne se sente normale, le rythme des vibrations les plus importantes du corps humain doit résonner avec la fréquence des ondes de Schumann.
Le smog électromagnétique provenant du fonctionnement des appareils électroménagers et industriels déforme les ondes naturelles de la Terre et détruit notre relation délicate avec notre planète.
Tous les objets de l'Univers sont soumis aux lois de la résonance. Même les relations humaines sont soumises à ces lois. Alors, en choisissant nos amis, nous recherchons les nôtres, avec qui nous nous intéressons, avec qui nous sommes « sur la même longueur d'onde ».
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